КОЛИЧЕСТВЕННОЕ ОЦЕНИВАНИЕ
ЭКОЛОГИЧЕСКИХ РИСКОВ
Возможность экологических катастроф и негативного воздействия на людей и природу техногенных процессов обусловливает необходимость количественного оценивания риска, характеризующего подобные события и процессы. О важности такого оценивания свидетельствует тот факт, что законодательство ряда экономически развитых стран начинает использовать нацеленные на охрану здоровья людей и среды обитания стандарты и нормативы, основанные не только на предельно допустимых дозах вредных веществ, но и на связанных с ними риском. Так, Агентство США по окружающей среде в 1995 г. пересмотрело нормативные акты, регулирующие строительство и эксплуатацию первого на американском континенте геологического хранилища высокорадиоактивных отходов в штате Невада, заменив предельные дозы облучения населения при возможном высвобождении радионуклидов на расчетные оценки максимально допустимого риска.
Количественные оценки необходимы при анализе различных по своей природе рисков, в том числе и тех, которые должна рассматривать новая научная дисциплина — экологическая геология. Действительно, несмотря на глобальную роль техногенных и антропогенных процессов, во многих случаях именно геологическая среда выступает генератором основных причин возникновения опасных экологических ситуаций. Параметры геологической среды являются неотъемлемой частью моделей, имитирующих как чисто природные, так и техногенно обусловленные аварии, катастрофы и прочие неблагоприятные события и процессы.
Оценки социального и индивидуального рисков
При оценивании риска различают две его разновидности — социальный и индивидуальный риски. Социальный риск Rs характеризует возможные аварии на промышленных, энергетических, военных и иных объектах, которые вызывают тяжелые последствия и, прежде всего, гибель людей.Этот риск принято выражать следующим образом:
, (4.1)
где wi — частота i -й аварии, Ni — количество смертельных случаев, обусловленных ею, l — возможное число всех аварий на данном объекте. Законодательство ряда стран использует определенные значения частоты аварии и количество вызванных ею смертельных случаев для оценки допустимого социального риска эксплуатации того или иного объекта. Так, в соответствии с экологической программой Нидерландов, риск от потенциально опасной установки, авария на которой может вызвать гибель 10 человек, может считаться допустимым, если частота этой аварии не превышает 10-4 в год (иначе говоря, рассматриваемая авария может произойти не чаще, чем один раз в 10 тыс. лет). Этот же документ указывает, что если последствия аварии в n раз больше, то соответствующая частота должна быть в n 2разменьше. Таким образом, если на установке возможна авария, которая способна вызвать смерть не 10, а 20 человек, то частота такой аварии не может превышать 2,5×10–5 в год.
Социальный риск, обусловленный действием на людей вредных веществ, находящихся в воздухе, воде или пище, определяют несколько иным образом. Количественные оценки и ана-лиз риска, обусловленного присутствием загрязнителей в компонентах среде обитания, детально рассматриваются в главе 5, здесь рассматриваются лишь основные понятия.
Для оценки влияния токсиканта, присутствующего в окружающей среде, вводится понятие “риска от дозы i токсиканта j ”, обозначаемого через[ Pe (D)] ij [22]. Фактически величина [ Pe (D)] ij является вероятностью, она зависит от так называемого фактора риска данного токсиканта Fr и его дозы D. Доза измеряется в мг, а фактор риска имеет размерность (мг-1) и представляет собой риск, приходящийся на единицу дозы. Величина фактора риска должна быть установлена в результате специальных исследований. Если связь между дозой и риском линейна, а воздействие токсиканта не имеет порога, то величина [ Pe (D)] ij определяется простой формулой
[ Pe (D)] ij = (Fr × D) ij = (Fr × c × v × t) ij, (4.2)
где c — концентрация токсиканта, v — его ежедневное поступление в организм, t — время воздействия токсиканта.
Число тяжелых последствий (например, раковых заболеваний) действия токсикантов на людей определяется выражением
qe = 
[ Pe (D)] ij × Nij, (4.3)
где Nij — количество людей, подвергающихся действию токсикантов; k — количество токсикантов; n — количество уровней доз каждого токсиканта. Символ “ e ”показывает, что речь идет о дополнительных (excess) случаях заболевания, вызванных рассматриваемыми токсикантами (при малых дозах величина qe может быть столь незначительна, что ее трудно выявить на фоне “обычных” случаев данного вида рака).
Формулу (4.3) можно применять для экспрессных количественных оценок социального риска. Пусть, например, после ввода в строй некоторого промышленного объекта проживающее поблизости население в количестве 10 тыс. чел. в течение 3 лет постоянно (24 часа в сутки) подвергается действию находящегося в воздухе токсиканта-канцерогена, концентрация которого равна 0,01 мг/м3. сколько дополнительных случаев рака можно ожидать от этого токсиканта за время эксплуатации объекта, если фактор риска токсиканта составляет 10-6 мг–1? В данном примере двойное суммирование не требуется, так как i = 1 и j = 1. Если считать, что средний объем воздуха, вдыхаемый ежеминутно, равен 7,5 л/мин, то объем загрязненного воздуха, проходящий через легкие каждого человека ежесуточно, составит:
v = 7,5 л/мин 10-3 м3/л 60 мин/ч 24 ч/день = 10,8 м3/день.
С помощью формул (4.2) и (4.3), получаем
qe = Fr × v × c × t × N =
=10-6 мг-1 10,8 м3/день 0,01 мг/м3 365 дней/год (3 г.) (104 чел.)=1,3.
Таким образом, для приведенных условий рассматриваемый объект может вызвать приблизительно лишь один случай заболевания раком. Количественные оценки и анализ риска, обусловленного присутствием загрязнителей в компонентах среды обитания, детально рассматриваются в главе 5.
Индивидуальный риск, как показывает сам термин, определяется вероятностью экстремального вреда - смерти индивидуума от некоторой причины, рассчитываемой для всей его жизни или для одного года. Часто в литературе термины “индивидуальный риск” и “вероятность” употребляются как синонимы, однако помимо вероятности события здесь присутствует (“по умолчанию”) его последствие — гибель человека. Федеральные ведомства США, разрабатывающие нормативные акты, в которых устанавливаются стандарты экологических рисков, ориентируются на такой нижний теоретический предел допустимого индивидуального риска, который можно считать пренебрежимо малым. Этот предел соответствует увеличению вероятности смерти на один шанс на миллион (10–6) за всю жизнь человека, продолжительность которой принимается равной 70 годам. В расчете на один год идеальный, пренебрежимо малый индивидуальный риск составляет, следовательно, 10–6:70 = 1,43·10–8 год–1.
Для оценки допустимых индивидуальных рисков, связанных с опасными видами деятельности, в Великобритании используются так называемые критерии Эшби [13]. Они представляют собой вероятности одного фатального случая (одной смерти) в год. Характеристики этих критериев даны в табл. 4.1.
Таблица 4.1. Критерии приемлемости риска (по Эшби)
| Ранг риска | Вероятность одной смерти в год | Степень приемлемости |
| Не менее 1·10–3 10–4 10–5 10–6 | Риск неприемлем Риск приемлем лишь в особых обстоятельствах Требуется детальное обоснование приемлемости Риск приемлем без ограничений |
Видно, что четыре ранга риска перекрывают более трех порядков вероятности одной смерти в год, причем для неограниченно приемлемого риска принят такой же порядок вероятности, какой характерен для природных катастроф (10–6). В табл. 4.2 представлены порядки вероятностей индивидуального риска смерти в год, усредненные по статистическим данным Великобритании [12].
Таблица 4.2. Порядки вероятности индивидуального риска смерти, рассчитанные для одного года
| Причины смерти | Вероятность одной смерти в год |
| Все причины Все “внутренние” причины (болезни) Все “внешние” причины (аварии, отравления, насилие и т.п.) Все аварии на транспорте Случайные отравления Травматизм на производстве Аварии на воздушном транспорте | 10-2 10-2 10-4 10-4 10-5 10-5 10-6 |
Эти вероятности подсчитаны путем деления количества наблюдавшихся ежегодно смертей на число жителей страны. Видно, что “внутренними” причинами объясняется подавляющее большинство всех смертей, “внешние” причины меньше их на два порядка величины. В то же время среди внешних причин резко доминируют аварии на транспорте. Аварии на воздушном транспорте характеризуются тем же риском, что и природные катастрофы.
Ричард Вильсон рассчитал увеличение индивидуального риска смерти на 10–6 в год, вызванное различными причинами, часть его данных представлена в табл. 4.3.
Таблица 4.3. Причины увеличения индивидуального риска смерти на 10-6 в год (по Р. Вильсону)
| Вид деятельности | Причины смерти |
| Выкурить 1,4 сигареты Пробыть 1 час в угольной шахте Провести 2 дня в Нью-Йорке Проехать 300 миль на автомобиле Проехать 10 миль на велосипеде Пролететь 1000 миль на самолете Прожить 2 месяца в горах Прожить 2 месяца рядом с курильщиком Сделать рентгеновское исследование грудной клетки Прожить 150 лет на расстоянии 20 миль от ядерного реактора | Рак, болезнь сердца Болезнь легких " Авария " " Рак (космические лучи) Рак, болезнь сердца Рак (облучение) " |
Комиссия США по окружающей среде установила предельно-допустимые концентрации канцерогенных веществ в воздухе, исходя из величины индивидуального риска и количества дополнительных случаев рака, генерируемых ежегодно среди населения. Комиссия считает приемлемыми индивидуальные риски в диапазоне от 10–5 до 10–3, если их значения соответствуют возможным дополнительным случаям рака, число которых лежит в интервале от 0,006 до 0,08 в год. Здесь учтены как вероятности вредных воздействий, так и число их фатальных последствий (при проведении подобных оценок полагают, что все дополнительные случаи заболевания раком сопровождаются смертельным исходом).
Выражение последствий риска количеством фатальных случаев (смертей) в единицу времени (за один год или за 70 лет) получило широкое распространение, однако оно не является единственным. В 1996 г. Кунрейтер и Слович предложили несколько иных способов выражения риска смерти, которые представляют следующий ряд [25]:
· количество смертей на один миллион населения;
· количество смертей на один миллион населения в пределах зоны определенного радиуса с центром в месте источника опасного воздействия;
· количество смертей на единицу концентрации токсиканта в окружающей среде;
· количество смертей, обусловленных функционированием данного объекта;
· количество смертей на одну тонну токсиканта, поступившего в организмы людей;
· количество смертей на одну тонну вещества, выработанного на данном объекте;
· количество смертей на один миллион долларов вырабатываемого вещества;
· сокращение ожидаемой продолжительности жизни, вызванное опасностью.
